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7/29/2019 Esfuerzos Insitu Clase 2
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Fundamentos de Mecnica deRocas
Esfuerzos In-Situ e InducidosClase II
I Semestre 2013
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Esfuerzos o Tensin
Definicin de Esfuerzo Se define el esfuerzo como la razn entre una fuerza
aplicada en una direccin determinada, y el rea en la
que sta acta, y viene dado por la expresin.
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Tipos de Esfuerzos
Tectnico: Causado por las fuerzas generadas pormovimiento de las placas tectnicas.
Gravitacional: Causado por el peso de la sobrecarga de
roca.
Natural In situ: Anterior a obras de ingeniera.
Inducido: Esfuerzo natural perturbado por ingeniera.
Termal: Causado por cambios de T.
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Esfuerzos Tectnicos
World Stress Map Project:http://www-wsm.physik.uni-karlsruhe.de
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Estado Tensional Inicial
Cualquier macizo rocoso en estado natural de esfuerzos o tensionesse le llama, esfuerzos in-situ.
El peso del material Confinamiento Historia previa de tensiones
Cerca de la superficie los esfuerzos in situ pueden ser:
Cercanas a cero (Cada de rocas de la superficie o de excavaciones
subterrneas debido a que las fracturas estn abiertas y sondbiles).
Por lo tanto, es necesario determinar la magnitud y direccin de lastensiones iniciales in situ, para realizar las excavaciones.
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Estado Tensional Inicial del MacizoRocoso
Importancia del estado tensional inicial de un macizorocoso:
Este se debe conocer y entender para realizar los proyectos(estado tensional pre-minera).
Conocer los efectos de la ejecucin de una obra sobre el estadotensional de un macizo rocoso, para poder minimizarlos.
Durante la ejecucin de una obra el estado tensional inicial cambiaen mayor o menor medida, pudiendo dar lugar a problemas de
estabilidad.
La estimacin de la magnitud y direccin de los esfuerzos en teoraes posible, pero con un margen de error elevado.
El costo de medir estos esfuerzos in situ es caro y no siempre seutilizan.
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Estimacin de esfuerzo in-situ
Ante la ausencia de otrainformacin, se estima elesfuerzo vertical comolitoesttico.
Requiere conocerprofundidad de laexcavacin y la densidaddel material sobrepuesto.
Relacin esfuerzo verticalvs. Profundidad actabien en promedio, perohay fuertes diferencias enespecial a bajasprofundidades.
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0 10 20 30 40 50 60 70
Esfuerzo Vertical (MPa)
3000
2800
2600
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Profundidad(m)
Sv=0
.5x0.027xz
Sv=
0.027
xz
Sv=3x0.027xz
RESULTADOS DE MEDICIONES
DE ESFUERZO IN SITU
Brown & Hoek (1978)
Sector Inca, Salvador
Sector Inca Oeste, Salvador
Teniente 4
Teniente 5
Teniente 6
Teniente Sub 6
Teniente 7
Teniente 7 T
Mina El Teniente (Pipa Norte)
Mina Northparkes (Australia)
RESULTADOS DE MEDICIONES
DE ESFUERZO IN SITU
Brown & Hoek (1978)
Sector Inca, Salvador
Sector Inca Oeste, Salvador
Teniente 4
Teniente 5
Teniente 6
Teniente Sub 6
Teniente 7
Teniente 7 T
Mina El Teniente (Pipa Norte)
Mina Northparkes (Australia)
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Esfuerzos In situ (Razn de Esfuerzos)
Estimar esfuerzos in situ mediante la razn:
KH = H / v
Medir esfuerzos para confirmar estimaciones preliminares. Relacin de esfuerzos horizontal vs. vertical dada por la teora elstica
solo tiende a cumplirse a altas profundidades.
K = H / vKE-W = xx / v(zz)KN-S = yy / v(zz)
KE-W=1,21,8KN-S=0,91,2
En Chile
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0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Valor Medio de la Razn de Esfuerzos
3000
2800
2600
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Profundidad(m)
K=
(100/z)+0.3
K=(1500
/z)
+0
.5
K=
(800/z
)+
0.4
RESULTADOS DE MEDICIONES
DE ESFUERZO IN SITU
Brown & Hoek (1978)
Sector Inca, Salvador
Sector Inca Oeste, Salvador
Teniente 4
Teniente 5
Teniente 6Teniente Sub 6
Teniente 7
Teniente 7 T
Mina El Teniente (Pipa Norte)
Mina Northparkes (Australia)
Mina Ro Blanco, Nivel 11
Mina Ro Blanco, Nivel 16
Mina Ro Blanco, Nivel 17
Mina Ro Blanco, SNV Nivel 17
RESULTADOS DE MEDICIONES
DE ESFUERZO IN SITU
Brown & Hoek (1978)
Sector Inca, Salvador
Sector Inca Oeste, Salvador
Teniente 4
Teniente 5
Teniente 6Teniente Sub 6
Teniente 7
Teniente 7 T
Mina El Teniente (Pipa Norte)
Mina Northparkes (Australia)
Mina Ro Blanco, Nivel 11
Mina Ro Blanco, Nivel 16
Mina Ro Blanco, Nivel 17
Mina Ro Blanco, SNV Nivel 17
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TECNICAS DE MEDICIN
OVERCORING (USBM)
DOORSTOPPER (SUDAFRICA)
HOLLOW INCLUSION (CSIRO)
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Metodologa para laestimacin de esfuerzos
Mtodos de Overcoring USBM
Objetivo:
Determinar el esfuerzo in situ de la roca a partir de un sondaje.
Determinacin de los esfuerzos in situ se basa en mediciones de desplazamientoscuando una muestra de roca es liberada del macizo rocoso.
Esfuerzos in situ se calculan a partir de desplazamientos medidos y de propiedadeselsticas de la roca.
El sondaje extrado se ensaya en una cmara de confinamiento biaxial para
determinar E.
La Razn de Poisson se obtiene realizando un ensayo geomecnico en unlaboratorio.
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METODO USBM
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Mtodos de Overcoring
Procedimiento: Se perfora el tiro 6
Se realiza la perforacin delpiloto 1
Se prepara la celda y aplicapegamento a los medidores de
desplazamiento Se instala la celda Borre,
registrando la orientacin exacta
Se extrae la herramienta deinstalacin
Tras dejar los medidores de
desplazamiento pegar biendurante una noche, se sobre-perfora, registrando losdesplazamientos y latemperatura. Luego se arrancael testigo sobre-perforado parainspeccionarlo.
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Mtodos de Overcoring
Medidor de deformaciones desarrollado por U.S. Bureau of Mines. (Dunnicliff, 1998)
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Mtodos de Overcoring
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METODO DOORSTOPPER
Se obtienen deformaciones diametrales.
Utiliza 2 3/8 (75 mm) de dimetro.
Se pule y se pega una celda medidora dedeformaciones diametrales.
Se colocan cuas de madera en la boca del tiro, a fin demantener centrado y presionado el sistema.
Con el sondaje extrado se pueden obtener losparmetros de deformacin de la roca (V, E), permitendeterminar los esfuerzos entorno al sondaje.
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METODO DOORSTOPPER
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HOLLOW INCLUSION(CSIRO)
Se instala una celda triaxial medidora de deformacionesdentro del macizo rocoso.
Posteriormente se e realizar una sobreperforacin a laroca que la contiene.
Las deformaciones obtenidas junto con la geometra del
sondaje y las propiedades de la roca nos permitendeterminar el esfuerzo del sitio en anlisis.
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HOLLOW INCLUSION(CSIRO)
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HOLLOW INCLUSIONPROCESO DE MEDICIN
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Resumen aplicacin medidoressuaves y rgidos.